1. 前言

最近使用了新项目DCDC 但发现使用时纹波比较大 后部设备的工作状态会受到影响

花时间了解输出纹波形成的原因， 想办法改进

2.纹波形成的原因

首先，了解是什么构成了降压 DC/DC 稳压器输出纹波。

它是一种复合波形

传统上只考虑图片 1 显示的三个主要元素：

在输出电容器中等效串联电阻 (ESR) 上  施加电感电流斜坡产生的三角波。

22 μF X5R 陶瓷电容器 ESR 可能仅为 2 mΩ。

考虑到 1 A 电感峰值电流纹波， ESR 纹波为 2 mV(如果用多个并联电容器较少)。

由于输出电容而产生的伪正弦分量。

输出电容器和纹波电流与上述要点相同， 电容纹波约为 8 mV（对于多个并联输出电容器而言，较小）。

输出电容器等效串联电感 (ESL) 两端产生的方形分量。

对于 22 μF X5R 电容器， ESL 约为 0.5 nH， 产生约 2 mV 的纹波。

图 1:典型的输出纹波形

但是，我们测量的结果在边缘有尖峰， 当我们反转图时 2 当电感器中显示时， 方波内容会改变极性：

图 2.测量输出纹波

是什么导致了这些不良成分？ 更重要的是，我们能做什么？ 尖峰 当我们选择电感器时， 自谐振频率 (SRF) 比稳压器开关频率高，所以一切正常。

让我们重新审视电感器 SRF， 因为它有并联寄生电容器。

将开关电压的快速边缘施加到寄生电容器上，通过电容器产生大电流峰值，然后输出电容器 ESL 两端产生大电压峰(见公式) 1）：

为了减少这个峰值： 选择寄生电容较小的电感。

找到我们需要的最高电感和额定值 SRF 值。 较低的电感通常具有较低的寄生电容(较低的额定电流也是如此)

因此，不要过度指定电感或额定电流。 减少输出电容 ESL。

选择满足我们输出电容要求的最小电容器封装尺寸。 并联使用多个较小的电容器意味着每个电容器 包装尺寸(和 ESL）可以更小 并联电感器也会减少总量 ESL

降低开关节点的瞬态电压 (dV/dt)（增加 t 值）。 一些稳压器可以直接控制开关节点的边缘， 但在更多的情况下，我们可以将小电阻与自举电容器串联，以减缓边缘。 这会影响效率， 所以前两个选项更可取

方波 假设我们选择了经济高效的非屏蔽电感器。 未屏蔽（或树脂屏蔽电感器）的磁场 扩散到组件的物理主体之外。

图 3 模拟图显示了非屏蔽开放式磁鼓电感器和全屏蔽模制电感器的磁场。

图 3:非屏蔽磁鼓和屏蔽模制电感器的磁场

这种紧凑的布局在电感器旁边放置了输出电容器。 逃逸磁场与电容器耦合 ESL (与输出轨道环路耦合较小) 并产生方波分量。

当电感反向时， 电感中的电流和磁场反向(就像交换耦合电感中的点)， 因此，方波分量反向。

3.减少电源输出纹波的方案

减少这种影响：

(1)选择屏蔽电感来减少这种耦合的漏磁通量 若采用非屏蔽或半屏蔽电感， 选择 xy 较大但轮廓较小的电感会降低气隙高度， 从而减少边缘通量。

(2)如上减少输出电容ESL

(3)不要将输出电容器和跟踪直接放置在磁场最高的电感器旁边。 在空间至关重要的情况下 考虑将电感器放置在电路板的另一侧 与稳压器电路的其余部分相比，采用翻盖结构。 这使得输出电容器远离磁场最强的电感器平面。

4.如何测试纹波

(1)选择示波器带宽 20MHz，目的是尽量避免数字电路的高频噪声影响纹波测量，保证测量的准确性。

(2)设置耦合为交流耦合，我们测试的纹波属于交流信号(用小电压信号观测纹波，而不是直流电平).

(3)确保探头接地尽可能短(测量数百个纹波) mV 主要原因是接地线太长），尽量使用探头带来的原始测试短针。如果没有测试短针，可以拆除探头的接地线和外壳，露出探头外壳，将自制的接地线缠绕在探头外壳上，确保接地线长度小于 1cm。

5.结论

现在我们可以检查输出纹波形并拆卸不同的组件。

在布局上选择正确的外部无源器件并做出一些谨慎的决定， 我们仍然可以实现微型、高效的经济解决方案，优化输出纹波的应用。